英文原题：Spin-Orbit Coupling in 2D Semiconductors: A Theoretical Perspective

通讯作者：胡伟，杨金龙，中国科学技术大学

作者：陈佳佳，吴凯，胡伟，杨金龙

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J. Phys. Chem. Lett.  2021, 12, 51, 12256–12268

Publication Date: December 20, 2021

文中先用哈密顿模型回顾了二维半导体中Rashba和Dresselhaus效应的电子结构特征和数学表达式。

图1. Rashba效应和Dresselhaus效应的电子结构

常见的二维Rashba半导体材料可以分为以下几类。最简单的二维Rashba半导体的原胞只有2个原子，如图2a和图2c所示。第2类二维Rashba半导体是二维Janus结构，图2b和图2d展示了代表性的MoSSe和BiTeI。第3类二维Rashba半导体是二维钙钛矿（图2e）。最后，本文归纳了一些二维铁电Rashba半导体，比如图2f的扭曲1T相MoS2和图2g的AgBiP2X6。铁电极化可以实现Rashba自旋的翻转，值得进一步研究。

图2. 常见的二维Rashba半导体材料

考虑到实际应用，理想的Rashba材料，不仅需要有强的内禀Rashba效应，且Rashba效应该容易被调控。最常见的调控方法，是电场调控和应力调控。此外，电荷掺杂、层间相互作用（包括双层及多层结构的堆叠方式、层间距、层数）、载体的邻近效应、磁场，同样有调控作用。

图3. 调控Rashba效应的常见手段

自旋轨道耦合效应可以产生、检测和操纵自旋流，这在自旋电子学中发挥着重要作用。

图4. Rashba效应的应用

最后，文中对自旋轨道耦合效应接下来的研究方向进行了展望：自旋轨道耦合效应的线性哈密顿量对某些材料不适用，接下来应该对非线性哈密顿量做进一步研究；二维铁电Rashba半导体，可以实现自旋的翻转，但目前的研究还比较少；一维自旋轨道耦合，包括一维Rashba效应、一维Dresselhaus效应和新型的螺旋位错自旋轨道耦合，值得深入研究，以增强对低维自旋轨道耦合效应的理解。